WNS通用电子学中期检查 - Indico.PPT

WNS中期检查汇报：通用电子学 2016-06-27 通用电子学主要目标 为白光中子源探测器，配套、研制通用电子学，包括：触发系统；通用型前置放大器；高、低压电源等。 探测器 前置放大器 主放大器 HV 触发系统 ADC DAQ 低压供电 外触发信号 探测器电子学组成 近期工作内容 束流触发信息发布（打靶信号T0，束流强度）； 通用型电荷灵敏前置放大器； 电流灵敏前放； 多路读出位置灵敏电子学。 束流触发信息发布：T0 散列中子（质子）束流特征 束流脉冲频率：25Hz 双束团结构：束团间隔409ns 三类束流监视信号 BCT FCT 白光中子源系统内自产生 2016年底前，完成三类T0信号铺设工作 通用型电荷灵敏前放 为探测器配套，将探测器信号转换成电压信号，供主放及后续电路使用。 白光中子源对通用型前放需求量大，包括： a. 带电粒子测量系统的多丝正比室、硅探测器和CsI探测器；（需要至少24套） b. 后续升级、备品备件等其他潜在需求。 通用型电荷灵敏前放：方案设计 借鉴市场上常用电荷灵敏放大器的原理： 如Ortec 109电荷前放，Bicron前放； 采用分立器件： JFET作为输入级； BJT高速三极管作为放大级； 参考设计：来自滨松 电荷灵敏前放：技术指标 增益（C/V）：可调； 输入阻抗：～1000欧姆（可调整）； 输出阻抗：小于50欧姆（建议终端匹配50欧）； 输出信号幅度：±5V； 信号成形时间：~5ns(前沿)； 供电电源：±12V。 电荷灵敏前放：原理设计 电荷灵敏前放：研制计划 目前测试板正在调试中； 2016年7月初，完成测试板； 2016年10月，完成与探测器配合的最终版本（机械结构、输入输出、连接器等全部确定）。 测试板调试中 电流(current)灵敏前放 为裂变室配套开发： 为保证对中子飞行时间的准确测量，特开发此电流灵敏型前置放大器，以保证对探测器信号的高速处理能力。 电流前置放大器：需求 电流脉冲幅度：0~5uA； 输入阻抗：~250欧姆； 电流增益：~2000（增益可调）； 带宽：~20MHz； 有幅度甄别功能：甄别范围0.5~5uA； 电流前置放大器：方案组成 电流前置电路由电流放大级和甄别器组成； 因放大倍数高，电流放大采用3级的形式； 电流放大输出分成2路，一路输出到甄别器，另外一路提供给后续处理。 电流放大级：原理设计 电路的关键是选择合适的JFET(Q1)。为保证有高带宽、低输入阻抗，需要JFET有比较高的跨导系数(gm)，为进一步降低输入阻抗必要时需多只JFET并联使用。 电流放大级：原理图 电流放大器：研制计划 目前已经完成原理图设计； 完成电流放大级PCB板投产，正在调试； 2016年10月，完成测试板研制（含全部功能）； 2016年12月，完成正式版本研制； 多路读出电子学研制 配合闪烁丝探测器，实现对束流的位置、时间监测。 电路需求 探测时间范围：350ns~10us. 触发时间测量精度：5ns 能量测量功能：有（信号来自H9500阳极），动态范围待定 为H9500 PMT提供高压: 负高压，0～-1100V(最大值) 设计方案 基于多路读出ASIC 包括高压电源、前放、快成形、快甄别、采样保持、ADC、FPGA，通讯等功能。 按探测器模块划分。 模块间通过GPS秒脉冲进行时间同步。 参考设计：POLAR 与POLAR电路原理相同； 同款ASIC芯片 计划安排： 方案设计：完成； 结合探测器设计，完善工程方案：2016年8月 原理图设计：2016年8月； PCB板投产：2016年9月； ASIC键合工艺完成：2016年10月； 完成电子学集成调试：2016年12月。 谢谢！ * *